一種在線監(jiān)測水質(zhì)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在線監(jiān)測水質(zhì)的裝置和方法，是一種可用于環(huán)?；蝻嬘盟漠a(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)測的設(shè)備和方法，是一種對水的質(zhì)量進行實時監(jiān)測的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測設(shè)施，如對流動水流，包括河流、湖泊，以及自來水這種飲用水質(zhì)量的監(jiān)測主要依靠對水的各項指標進行檢測，然后再根據(jù)指標的變化評估水的質(zhì)量。這種檢測方式精確有效。問題是需要檢測的指標很多，在檢測過程中需要多種儀器同時檢測，而且許多檢測的過程十分復(fù)雜，需要使用各種化學(xué)試劑或試紙，以及各種復(fù)雜的儀器。鑒于這種情況，對水質(zhì)的實時監(jiān)測需要多種設(shè)備聯(lián)合進行，其成本也相當昂貴。問題的關(guān)鍵是，由于使用指標監(jiān)測，如果水中混入一些不在指標內(nèi)的物質(zhì)，雖然水質(zhì)已經(jīng)發(fā)生了變化，但水質(zhì)指標卻沒有指出這些物質(zhì)的混入。例如某城市的自來水被苯污染，從水管中流出的自來水已經(jīng)發(fā)出刺鼻的味道，但由于水質(zhì)指標中沒有苯的指標，所以指標顯示自來水一切正常。由于物質(zhì)成分的復(fù)雜性，既不可能也沒有必要設(shè)置所有物質(zhì)的檢測設(shè)備對水質(zhì)進行監(jiān)測。在設(shè)備資源有限的情況下，如何避免上述指標檢測缺陷是一個需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出了一種在線監(jiān)測水質(zhì)的裝置和方法。所述的裝置和方法利用三維圖形直觀的進行監(jiān)測，使用盡管少的設(shè)備對水質(zhì)進行比較全面的監(jiān)測，將復(fù)雜的監(jiān)控簡單化，直觀化。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種在線監(jiān)測水質(zhì)的裝置，包括:安裝在各個水質(zhì)監(jiān)測點的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀，所述的各個光譜水質(zhì)監(jiān)測儀通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)與中心監(jiān)測站連接；所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀包括:監(jiān)測水中物質(zhì)對光的吸收量的光譜水質(zhì)傳感器，所述的光譜水質(zhì)傳感器與將吸收量和波長關(guān)聯(lián)的曲線生成器連接，所述的曲線生成器與將曲線與時間軸關(guān)聯(lián)的三維圖形生成器連接，所述的三維圖形生成器與記錄器連接，所述的記錄器與公共通訊網(wǎng)絡(luò)連接；所述的中心監(jiān)測站包括:與公共通訊網(wǎng)絡(luò)連接的三維圖形解析器，所述的三維圖形解析器與中心分析器、中心數(shù)據(jù)庫、三維圖形顯示器連接。
[0005]進一步的，所述的公共通訊網(wǎng)是:有線通信網(wǎng)或無線通信網(wǎng)或兩者的結(jié)合。
[0006]進一步的，所述的光譜水質(zhì)傳感器的測量光譜范圍是:200-710nm。
[0007]進一步的，所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀還設(shè)有可以顯示曲線和三維圖形的本地顯示器。
[0008]進一步的，所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀還設(shè)有本地分析器和本地數(shù)據(jù)庫，所述的本地分析器和數(shù)據(jù)庫與記錄器、三維圖形分析器連接。
[0009]進一步的，所述的中心監(jiān)測站還設(shè)有水質(zhì)數(shù)據(jù)分析器和報警器，所述的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析器和報警器與三維圖形分析器連接。
[0010]一種使用上述裝置的在線監(jiān)測水質(zhì)的方法，所述方法的步驟如下: 采集數(shù)據(jù)的步驟:用于所述的光譜水質(zhì)傳感器對采樣點的水質(zhì)進行檢測，采集水質(zhì)對光譜上各個波段光的吸收量；
形成曲線的步驟:用于所述的曲線生成器將采樣點的水質(zhì)對光譜上各個波段光的吸收量和光的各個波段形成“吸收量-波段”曲線，并將曲線發(fā)送到三維圖形生成器中，之后回到“采集初始數(shù)據(jù)的步驟”，按照時間步長進入下一個各個波段光的吸收量的采集；
生成三維圖形的步驟:用于所述的三維圖形生成器將“吸收量-波段”與時間軸關(guān)聯(lián)，形成“吸收量-波段-時間”三維圖形；
記錄的步驟:用于記錄“吸收量-波段-時間”三維圖形，并通過網(wǎng)絡(luò)將三維圖形數(shù)據(jù)發(fā)往中心監(jiān)測站；
解析三維圖形的步驟:用于所述的三維圖形解析器對收到的三維圖形進行解析，生成用于分析水質(zhì)的數(shù)據(jù)；
分析顯示和存儲的步驟:用于通過三維圖形顯示器顯示三維圖形，并存儲三維圖形，同時對三維圖形和水質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析。
[0011]進一步的，所述的“記錄的步驟”包括如下子步驟:
將三維圖形存貯到本地數(shù)據(jù)庫中；
在本地數(shù)據(jù)庫中提取近期記錄的三維圖形；
利用本地分析器對正在記錄的三維圖形與近期記錄的三維圖形進行比對，以確定是否發(fā)出報警。
[0012]進一步的，所述的“分析顯示和存儲的步驟”包括如下子步驟:
在中心數(shù)據(jù)庫中提取近期記錄的三維圖形；
利用中心分析器對正在記錄的三維圖形與近期記錄的三維圖形進行比對，以確定是否發(fā)出報警；
對發(fā)出報警的三維圖形的水質(zhì)數(shù)據(jù)進行分析，判斷引起報警的水質(zhì)是那些具體數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題。
[0013]進一步的，所述的正在記錄的三維圖形與近期記錄的三維圖形進行比對的方式為:
將三維模型中的各個時間步長所記錄的“吸收量-波段”按頻段分段；
比對兩條曲線之間的偏離量或方差；
設(shè)定閾值，偏離量或方差超出閾值則報警。
[0014]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明將“吸收量-波段”曲線與時間關(guān)聯(lián)，形成“吸收量-波段-時間”三維圖形，并觀察這個圖形的變化，不再獲取水質(zhì)的具體數(shù)據(jù)，只是監(jiān)測當前的圖形與之前的圖形變化有多大，如果出現(xiàn)大的變化再進行水質(zhì)數(shù)據(jù)的具體分析，找到影響變化的關(guān)鍵因素。本發(fā)明使監(jiān)測過程可視化，并大大簡化了監(jiān)測的過程，省去了大量的水質(zhì)數(shù)據(jù)的運算，將監(jiān)測點有限的硬件資源充分利用，降低了設(shè)備的成本，監(jiān)測效率明顯提高。本發(fā)明所述的監(jiān)測方法盡管不能覆蓋所有的水質(zhì)數(shù)據(jù)，但可以提供一種水質(zhì)宏觀的狀態(tài)表象，基本達到了使用最少的設(shè)備資源全面監(jiān)測水質(zhì)的效果。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]圖1是本發(fā)明的實施例一所述裝置的原理示意圖；
圖2是“吸收量-波段”曲線示意圖；
圖3是一種平穩(wěn)狀態(tài)下的“吸收量-波段-時間”三維圖形示意圖；
圖4是本發(fā)明實施例四所述裝置的原理示意圖；
圖5是本發(fā)明實施例五所述裝置的原理示意圖；
圖6是本發(fā)明實施例六所述裝置的原理示意圖；
圖7是一個突發(fā)事件狀態(tài)下的“吸收量-波段-時間”三維圖形示意圖；
圖8是突發(fā)事件狀態(tài)下的“吸收量-波段”曲線示意圖；
圖9是本發(fā)明實施例七所述方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例一:
本實施例是一種在線監(jiān)測水質(zhì)的裝置，如圖1所示。本實施例包括:安裝在各個水質(zhì)監(jiān)測點的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀，所述的各個光譜水質(zhì)監(jiān)測儀通過公共通訊網(wǎng)絡(luò)與中心監(jiān)測站連接；所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀包括:監(jiān)測水中物質(zhì)對光的吸收量的光譜水質(zhì)傳感器，所述的光譜水質(zhì)傳感器與將吸收量和波長關(guān)聯(lián)的曲線生成器連接，所述的曲線生成器與將曲線與時間軸關(guān)聯(lián)的三維圖形生成器連接，所述的三維圖形生成器與記錄器連接，所述的記錄器與公共通訊網(wǎng)絡(luò)連接；所述的中心監(jiān)測站包括:與公共通訊網(wǎng)絡(luò)連接的三維圖形解析器，所述的三維圖形解析器與中心分析器、中心數(shù)據(jù)庫、三維圖形顯示器連接。
[0018]本實施例由兩個主要部分組成:光譜水質(zhì)監(jiān)測儀和中心監(jiān)測站。兩者通過公共網(wǎng)絡(luò)連接。所述的光譜水質(zhì)監(jiān)測儀是一種安裝各個監(jiān)測點的裝置。監(jiān)測點可以設(shè)置在水體流動的關(guān)鍵位置上，如江河的分岔處、湖泊中水流經(jīng)